廣西第一地質(zhì)工程公司 530031

摘要：等井徑膨脹套管技術(shù)是井身結(jié)構(gòu)和膨脹套管技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，也是石油天然氣領(lǐng)域研究的一項重要成績。這一技術(shù)的出現(xiàn)使無內(nèi)徑損失鉆進(jìn)得以實現(xiàn)，是鉆井時封堵復(fù)雜地層的應(yīng)急措施，對井身結(jié)構(gòu)具有完善和優(yōu)化的作用。本文主要圍繞等井徑膨脹套管技術(shù)的應(yīng)急應(yīng)用展開討論。

關(guān)鍵詞：鉆井；膨脹套管；技術(shù)

前言

過去的油氣田鉆井作業(yè)中，對于地層封堵問題主要是通過下套管方式來解決的，這一方式能順利鉆達(dá)目的層且有一定的安全性[1]。井身結(jié)構(gòu)套管序列中，套管的尺寸會因井內(nèi)套管層次的增加而不斷減小，井眼錐度與井眼尺寸因受其影響而出現(xiàn)增大與縮小，對于復(fù)雜井、超深井、深井來說，要想鉆達(dá)目的層非常困難，且后期的生產(chǎn)作業(yè)也會因井眼尺寸太小而難度增大。

現(xiàn)階段，膨脹套管技術(shù)的使用已經(jīng)相對成熟，側(cè)鉆井完井、套管補貼等均是鉆井問題的后續(xù)解決，在鉆井方案與井身結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱采井、深井、水平井、大斜度井中應(yīng)用日益廣泛。膨脹率小是膨脹套管的特點，雖對井身結(jié)構(gòu)具有優(yōu)化作用，但對于井眼椎角問題并不能徹底消除，并且會對下一開次的鉆井造成影響，適應(yīng)性不強，常規(guī)尺寸的鉆具不可使用。

在裸眼井段，使用等井徑膨脹套管技術(shù)能夠?qū)Σ环€(wěn)定儲層段進(jìn)行封隔，是一種應(yīng)急預(yù)案，能夠克服減縮式井身結(jié)構(gòu)中完井尺寸小等不足，鉆進(jìn)無內(nèi)徑損失，是井身結(jié)構(gòu)、膨脹套管技術(shù)發(fā)展的方向。這一技術(shù)在封堵復(fù)雜層段時不需要以井眼直徑尺寸作為犧牲，與上級套管的回接無內(nèi)徑損失，鉆進(jìn)可使用尺寸相同的鉆頭。

1.技術(shù)概述

膨脹套管鉆井技術(shù)的發(fā)展與延續(xù)最終得出了等井徑膨脹套管技術(shù)，應(yīng)用于應(yīng)急方案具體是在鉆井中使用等井徑膨脹套管，不會對井眼內(nèi)徑造成損失，對復(fù)雜地層的封堵是通過臨時井壁的形成來實現(xiàn)的，不但能夠完成鉆井目的，對于井身結(jié)構(gòu)也有完善與優(yōu)化的作用[2]。該技術(shù)的應(yīng)用能夠使用相同的鉆具規(guī)格來進(jìn)行下步鉆進(jìn)，除了完成鉆進(jìn)操作外，對于鉆井成本控制、鉆井周期的提高也有積極作用。

對于井眼設(shè)計來說這一技術(shù)的研發(fā)是一項重要的突破，能夠在原完井尺寸增大或是維持的情況下縮小上部與中部井段井徑，因井眼錐度而造成的井內(nèi)損失被降低，有助于更深的鉆井，獲得更為理想的完井內(nèi)徑[3]?，F(xiàn)階段，無內(nèi)徑損失鉆井最優(yōu)的技術(shù)方案就是等井徑膨脹套管技術(shù)，其技術(shù)優(yōu)勢主要有四點。①降低建井成本，環(huán)保。等井徑膨脹套管系統(tǒng)的使用無需將多層大尺寸套管下入，能夠?qū)㈤_鉆井眼尺寸縮小，鉆達(dá)更深目的層可采取規(guī)格較小的鉆井工具與鉆井設(shè)備，對于水泥、套管、鉆井液等材料的消耗有節(jié)約的效果，能有效減少對環(huán)境的影響，從而實現(xiàn)對鉆井成本的控制。這一優(yōu)勢在海洋鉆井、高費用鉆井項目中尤為突出。②對井眼錐度有減小甚至是消除的作用，鉆進(jìn)無內(nèi)徑損失，對井身結(jié)構(gòu)設(shè)計是一種突破。等井徑膨脹套管技術(shù)系統(tǒng)中的套管結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)有效且為最優(yōu)方法，無需降低井眼尺寸，能夠創(chuàng)造的效益不可估量。③對鉆井程序具有規(guī)范作用，設(shè)備尺寸縮小明顯增強了作業(yè)環(huán)境的安全性，對于陸地與海上安全作業(yè)均有重要意義。④應(yīng)急應(yīng)用中能夠作為鉆井尾管對復(fù)雜地層如枯竭層、漏失層、碎石帶等進(jìn)行封堵。該系統(tǒng)的繼續(xù)鉆進(jìn)不需將井眼尺寸縮小，主要是以膨脹尾管當(dāng)成鉆井尾管應(yīng)急應(yīng)用，完成鉆探目標(biāo)，需以常規(guī)套管作為覆蓋。

現(xiàn)階段，linEXX等井徑系統(tǒng)（Baker Oil Tools公司）、等徑井眼系統(tǒng)（Weatherford公司）、等直徑系統(tǒng)（Enventure環(huán)球技術(shù)公司）是國外主要的等井徑膨脹管系統(tǒng)研究。其應(yīng)用還在現(xiàn)場試驗階段，在多個方面仍有不少技術(shù)問題，如施工技術(shù)、膨脹機構(gòu)、金屬材料等，應(yīng)用商業(yè)化還不具備實現(xiàn)的條件。

2.結(jié)構(gòu)分析

本文主要介紹的是Baker Oil Tools公司所研制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。①可回收式引鞋，對膨脹套管進(jìn)入至裸眼井段具有引導(dǎo)作用，是在膨脹管柱底部安裝，會在膨脹后脫落，可在管柱中留置，在重新開鉆時鉆掉，或是在井口與內(nèi)管系統(tǒng)一起回收。②裸眼封隔器，在膨脹后，裸眼井段與膨脹套管會形成密封，其表面為彈性材料。③RC9內(nèi)凹套管鞋，主要是在技術(shù)套管柱上安裝，尺寸特大，有助于套管柱與膨脹管之間的回接。其循環(huán)通道開關(guān)功能能夠?qū)μ坠艹叽缦拗破鸬较饔?，可采取鉆頭、隨鉆擴眼器在固井后將之鉆掉。④密閉膨脹扶正器，無需定位螺釘或限位環(huán)，采取的是滑移式設(shè)計，以熱彎處理的4130鋼作為扶正條，入井是在收縮狀態(tài)，且同于管體外徑，能在小井眼處順利通過，膨脹時會在管體上緊緊固定。

3.應(yīng)急應(yīng)用探討

等井徑膨脹套管技術(shù)封堵地層是通過隔離井筒與地層實現(xiàn)的，使用套管進(jìn)行操作時無需損失井眼內(nèi)徑，能夠有效克服井眼減小的問題，對于深井和深水鉆達(dá)要求目標(biāo)存在挑戰(zhàn)的作業(yè)尤其適用。

3.1層間封隔系統(tǒng)

在環(huán)空中借助膨脹管封隔層間，總共有兩套系統(tǒng)以保證層間封隔方式具有選擇性，區(qū)分兩套系統(tǒng)的依據(jù)是基礎(chǔ)套管底部凹槽套管鞋類型的不同[4]。一套系統(tǒng)中，能夠為環(huán)空流體進(jìn)入套管管柱提供流動通道，而另一套系統(tǒng)則無通道在套管與環(huán)空中。在系統(tǒng)中，水泥層間封隔是由膨脹管裸眼封隔器替代的。以套管結(jié)構(gòu)設(shè)計要求為依據(jù)，為解決套管鞋?244.45mm鉆進(jìn)時產(chǎn)生的實際問題，在2006年以內(nèi)凹套管鞋?250.83mmRC9-R在一些井內(nèi)安裝，從而能夠采取膨脹管應(yīng)急方案。對于等井徑膨脹管技術(shù)今后的應(yīng)急應(yīng)用發(fā)展來說，成功安裝與鉆掉內(nèi)凹套管鞋是一個重要基礎(chǔ)。若水泥漿密度不需因預(yù)計壓差問題而降低，沒有裸眼井眼問題則無需將膨脹管下入。在2006年年底時這一系統(tǒng)首次進(jìn)行了商業(yè)應(yīng)用，應(yīng)用地點在美國俄克拉荷馬州東南部。

3.2應(yīng)用分析

等井徑膨脹管系統(tǒng)的應(yīng)急應(yīng)用第一次取得成功是在2010年5月，應(yīng)用對象為埃及一口陸上復(fù)雜井，實施者為西班牙和貝克休斯石油公司，這一次成功應(yīng)用具有標(biāo)志性的意義。

這一復(fù)雜井采用的套管為?244.45mm，完成勘探目標(biāo)需將套管下入2950m以下，完鉆井深度設(shè)計為4600m，復(fù)雜井具體為陸上垂直探井。在鉆進(jìn)裸眼井段?311.15mm時出現(xiàn)坍塌、地層崩落、膨脹頁巖井段，2根加重鉆桿、8根鉆鋌、鉆頭等一些鉆具組合在處理事故時遺留在井中，3002m的落魚頂部位置。套管下入2859m，未到達(dá)目標(biāo)深度。

針對這一問題，該公司采取的應(yīng)急方案為等井徑膨脹尾管系統(tǒng)，該系統(tǒng)來自于貝克休斯，將內(nèi)凹套管鞋RC9-R安裝在?244.45mm套管管柱的下部，將?203.2mm外徑等井徑膨脹尾管下入?244.45mm套管中，裸眼鉆井選擇?215.9mm，鉆進(jìn)達(dá)3890m。膨脹坐封在尾管懸掛器到位后進(jìn)行，將?244.45mm套管內(nèi)凹套管鞋與膨脹管準(zhǔn)確回接，尾管膨脹2859～2971m，上部套管需與內(nèi)徑一致。采取膨脹尾管固井操作，加強井壁穩(wěn)定性，封固尾管。在完成膨脹后，上部套管無內(nèi)徑損失情況，封隔了復(fù)雜層，原井眼鉆具遺留的落魚頂部是回收式引鞋的位置。

在膨脹管作業(yè)中鉆具落魚在尾管之下尚屬首次，在完成膨脹后，可采取兩種方法進(jìn)行下一步的操作。第一種方法是將斜向器側(cè)鉆下入膨脹管內(nèi)，第二種方法是裸眼井造斜，操作位置是在等井徑膨脹管下部，擴眼器括眼，擴眼器選擇?203.2mm*?260.35mm。最后采取了鍛銑開窗側(cè)鉆，位置為2966m復(fù)雜層段，井眼為?203.2mm，鉆至3890m深度，將?177.8mm套管完井下入，裸眼井段測井沒有阻礙。

4.結(jié)束語

等井徑膨脹套管技術(shù)的應(yīng)用有很大的發(fā)展前景，備受關(guān)注，但目前只有較少的現(xiàn)場試驗，要將其應(yīng)用商業(yè)化還存在一定的難度，有待深入研究，解決其中的關(guān)鍵技術(shù)問題。因此，應(yīng)重視其研發(fā)，加大投入以及研發(fā)力度，突破其中的技術(shù)問題。

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